Способы пуска и схемы подключения синхронного двигателя — полезные советы и инструкции для эффективной настройки электрооборудования

Синхронные двигатели являются одними из самых распространенных и востребованных электроприводов в современных системах. Их особенностью является возможность обладать постоянной скоростью вращения, что делает их незаменимыми во многих отраслях промышленности. Однако, для достижения определенного момента вращения или управления скоростью работы машины, требуется правильный пуск двигателя и подключение его к системе. В данной статье мы рассмотрим различные способы пуска синхронных двигателей и схемы их подключения.

Одним из распространенных способов пуска синхронного двигателя является пуск с помощью магнитного контактора. Этот метод позволяет осуществить пуск двигателя при напряжении, пониженном до значения номинального напряжения сети. Защиту двигателя от перегрузок и короткого замыкания обеспечивает магнитный пускатель, который при этом также действует как контактор. В момент пуска создается магнитное поле, направленное в противоположном направлении к полю ротора, что обеспечивает вращение ротора и его смещение относительно полюсов на роторной обмотке.

Другой способ пуска синхронного двигателя состоит в использовании пусковых обмоток, которые воздушным магнитным полем вращаются со скоростью несколько меньшей, чем скорость вращения полюсов на роторе. Это обеспечивает возможность дальнейшего вращения ротора и его смещение относительно полюсов ротора, что позволяет достичь синхронной скорости вращения.

Способы пуска

При пуске синхронного двигателя, ротор со своими полюсами, предварительно сдвинутыми механическую по отношению к статору, начинает вращаться со скоростью, равной частоте питающего напряжения. Скорость вращения ротора способна регулироваться путем изменения частоты питающего напряжения.

Однако на практике синхронный двигатель пускают неявно, образуя взаимодействие между системой возбудителей и ротором. В момент пуска на двигатель подается различное напряжение и фазе посредством реле или контактора, что создает индукцию в роторе. В результате возникающего магнитного поля возникает сила, направленная по закону Лоренца, которая позволяет двигателю достичь нужной скорости хода.

Существует также способ пуска двигателя с помощью пускового реле, который позволяет получить максимальное напряжение во взаимодействии с возбудителем. Зависимость направления тока возбудителя от фазы питающего тока позволяет обеспечить форсировку запуска синхронного двигателя.

Таким образом, способы пуска синхронного двигателя могут включать в себя использование пускового контактора, пускового реле и других устройств для обеспечения необходимой скорости вращения ротора воздушного поля.

Устройство и принцип действия синхронной машины

Устройство синхронной машины состоит из статора и ротора. Статор представляет собой трехфазную обмотку, включающую в себя отдельные обмотки для каждой фазы. Ротор представляет собой вращающийся элемент с магнитными полюсами. При подключении к системе питания с применением правила трехфазной сети создается магнитное поле в статоре, которое замыкает и перемещает ротор синхронно. Такой способ пуска называется синхронизм.

Принцип работы синхронной машины основан на явлении взаимодействия магнитных полей статора и ротора. При достижении синхронизма ротор совпадает по частоте вращения с частотой питающей сети. Синхронный двигатель имеет способность обеспечивать за счет своей активной мощности магнитное поле в роторе, что позволяет служить основным источником магнитного потока для системы. Зависимость между магнитным полем в статоре и роторе позволяет двигателю работать в синхронизме и обеспечить эффективность работы.

Существует несколько способов пуска синхронного двигателя, однако наиболее распространенными являются пусковые режимы с использованием частотного преобразователя. С помощью этого устройства возможно снижение частоты вращения ротора на начальном этапе пуска и форсировку его до значения синхронной частоты путем увеличения частоты. Таким образом, пусковые токи синхронной машины значительно снижаются, что позволяет безопасно запустить и пусковать машину при запросах операций.

Преимущества синхронной машины:

• Высокий кпд и энергетические показатели
• Возможность работы при высоких скоростях
• Устойчивость к перегрузкам и нагрузкам с переменной требуемой мощности

Недостатки синхронной машины:

• Большая сложность устройства и технического обслуживания
• Высокая стоимость по сравнению с асинхронным двигателем
• Необходимость постоянной системы питания для обеспечения синхронизма
• Ограничение на работу только как генератор или только как электродвигатель

Синхронная машина является эффективным и мощным устройством, способным работать на высоких частотах и обеспечивать стабильное магнитное поле. Однако, ее устройство и принцип работы отличаются от асинхронного двигателя и требуют постоянной системы питания для достижения синхронизма. Поэтому перед выбором синхронной машины необходимо рассмотреть все ее особенности и преимущества в зависимости от требуемых условий и характеристик.

Частотный пуск

В частотном пуске используются пусковые устройства, которые формируют переменное напряжение в трехфазной сети с контактами статора между собой. Это позволяет создать вращающийся магнитный поток воздушном пространстве ротора. Поток, индуцируемый этими пусковыми обмотками, взаимодействует с постоянным магнитным полем ротора и образует электромагнитную индукцию для его вращения.

При этом запускающий ток примерно равен сетевому, и его фаза совпадает с фазой запустившего переменного тока. Путем изменения частоты переменного тока, подаваемого на обмотки двигателя, можно контролировать скорость его вращения. Это позволяет регулировать скорость вращения синхронного двигателя в широком диапазоне и обеспечить оптимальные условия его работы.

Кроме того, частотный пуск позволяет снизить ток пуска электродвигателя, что уменьшает нагрузку на сеть и оборудование. Недостатком частотного пуска является применение дополнительного оборудования в виде частотно-управляемого выпрямителя, который контролирует и регулирует подачу переменного тока на обмотки двигателя.

Двигательный пуск

Способы пуска и схемы подключения синхронного двигателя отличаются от асинхронного. В отличие от асинхронного двигателя, синхронный двигатель не приводится в действие при помощи электрической индукции, а возбуждается отдельными обмотками, так называемыми возбудителями. Возбудители создают магнитное поле, возбуждающее ротор синхронного двигателя.

Для пуска синхронного двигателя можно использовать способы, сравнительно менее сложные, чем для асинхронного двигателя. Так, например, для пуска синхронного двигателя можно использовать выключатель сопротивлениями, который подключается к обмотке возбудителя синхронного двигателя. Для запуска двигателя срабатывает выключатель, при этом сопротивление в цепи каждого возбудителя уменьшается в такой последовательности, чтобы создать направленное вращение ротора.

После пуска сопротивления могут быть обесточены двигателем, либо у успешно пустившимся двигателем возбудители замкнуты на постоянной скорости вращения при частоте, равной номинальной частоте синхронного двигателя.

Схемы подключения синхронных двигателей могут предусматривать защиту от перегрузок и механическую нагрузку, направленную на изменение скорости вращения ротора. Одним из таких защитных элементов является контактор, который отключает двигатель от электрической сети в случае перегрева или других аварийных ситуаций.

Синхронный двигатель такого типа обычно имеет ротор с повышенным сопротивлением, что позволяет достичь пониженное отношение числа полюсов к частоте. Реактивная мощность, потребляемая синхронным двигателем, значительно меньше, чем у асинхронного двигателя.

Подключение синхронного двигателя может осуществляться последовательно с обмоткой статора или с использованием реактора, который действует как ограничитель тока, данные на двигатель. При этом ротор синхронного двигателя может быть сдвинутым по углу относительно поля статора. Такой ротор называется сдвинутым ротором. Его сдвиг по углу вызывается током возбудителя и возникает синхронизм между ротором и полем статора, что обеспечивает более высокую эффективность работы синхронного двигателя.

• Синхронные двигатели являются более сложными в управлении и пуске по сравнению с асинхронными.
• Они используются в качестве генераторов и двигателей в электростанциях, судовых двигателях, насосах, компрессорах и других устройствах.
• Синхронный двигатель может работать в три режима: синхронном режиме, режиме сопровождения и режиме самовозбуждения.
• Синхронный двигатель может быть использован для синхронизации сети на определенную частоту.

Асинхронный пуск

Асинхронные машины (синхронные двигатели) срабатывают при помощи трехфазной пусковой сети. Пусковые токи создают магнитное взаимодействие между ротором и статором, в результате чего ротор начинает вращаться. В то время как синхронный двигатель имеет постоянную скорость вращения и опережает двигательные токи, асинхронный двигатель обладает переменной скоростью вращения, зависящей от данной нагрузки.

Один из способов асинхронного пуска заключается в подаче питающего тока с помощью временного сопротивления на фазу, обмоток или напряжение, но в то же время это может вызывать снижение момента пуска. В асинхронном пуске магнитное поле вращается за ротором медленнее, чем скорость ротора. При появлении в схеме питающего тока постепенно (синусоидальному) индукция постепенно возрастает и рассеивается через рядом расположенных обмоток.

Индукция магнитного поля, индуцируемого ротором, например, в нерабочей обмотке, вызывает только временные явления и больше времени требуется для построения магнитного поля и формирования так называемой активной энергии. Таким образом, магнитное поле создается в ослабленной обмотке после некоторого времени, что приводит к формированию пускового момента.

Асинхронный пуск обладает недостатком в виде падения напряжения на обмотке статора из-за замедления образования пускового момента. При этом скорость вращения ротора может быть менее синхронной частоты.

Одним способом увеличения момента пуска является подача питающего тока на две фазы, что позволяет увеличить напряжение в обмотке. Индукция, возникающая в обмотке, вызвана вращающимся магнитным полем, формируется в основном в направлении, зависимости от времени. Этот процесс позволяет достичь более высокого пускового момента и меньшей потери напряжения в фазе.

Видео:

Пуск синхронных двигателей

Пуск синхронных двигателей by Электроустановки до и выше 3,474 views 2 years ago 6 minutes, 17 seconds